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出版者:科学出版社

作者:[美] G.P.萨顿（George P.S

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-1

价格:69.0

装帧:

isbn号码:9787030112163

丛书系列:

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《星际穿越：火箭发动机的原理与应用》 本书将带领读者深入探索将人类送往浩瀚宇宙的强大动力——火箭发动机。从古老的火药武器到现代高推力矢量发动机，我们将追溯火箭发动机发展的漫长历程，揭示其背后蕴含的物理原理和工程智慧。 第一部分：火箭发动机的基本原理 牛顿第三定律的宇宙应用： 火箭飞行的核心是作用力与反作用力。本书将详细阐述这一物理学基石如何驱动火箭克服地球引力，冲向太空。我们将解析动量守恒在火箭发动机工作过程中的体现，并通过一系列经典实验和模型来直观展示其原理。 燃烧与喷射： 火箭发动机的动力源自燃料的燃烧，产生高温高压的气体。本书将深入剖析不同类型推进剂（如固体推进剂、液体推进剂）的化学组成、燃烧特性以及它们如何转化为强大的推力。我们将探讨燃烧室的设计、喷管的形状如何优化气体膨胀和加速，从而最大化推力输出。 推力与效率： 推力是火箭发动机最重要的性能指标。本书将详细介绍推力的计算方法，包括比冲、单位冲量等关键参数，并解释它们如何影响火箭的加速能力和有效载荷。我们将分析影响发动机效率的各种因素，如燃烧效率、喷管膨胀比、以及机械损耗等。 第二部分：火箭发动机的类型与技术 液体火箭发动机： 这是目前应用最广泛的火箭发动机类型。本书将重点介绍液体火箭发动机的构成，包括推进剂贮箱、泵、燃烧室、喷管等关键部件。我们将深入探讨不同推进剂组合（如液氢/液氧、煤油/液氧）的优缺点，以及涡轮泵、增压泵等复杂系统的设计和工作原理。 固体火箭发动机： 固推以其结构简单、可靠性高、易于储存等优点，在助推器、导弹等领域扮演着重要角色。本书将详细介绍固推的结构，包括药柱的形状、点火器、喷管等。我们将分析不同固体推进剂的配方、燃速特性以及如何通过控制药柱几何形状来调节推力曲线。 混合火箭发动机： 结合了液推和固推的优点，混合火箭发动机在某些领域具有独特的优势。本书将介绍混合火箭发动机的工作原理，包括固态燃料与液态氧化剂的结合方式，以及其在推力调节、起动和关机方面的特点。 其他新型发动机技术： 随着航天技术的不断发展，新型火箭发动机技术层出不穷。本书还将简要介绍电推进（如离子推进、霍尔推进）、核热推进、甚至更具前瞻性的概念，例如太阳帆和反物质推进，为读者打开更广阔的视野。 第三部分：火箭发动机的设计与测试 结构设计与材料选择： 火箭发动机工作在极端条件下，对其材料和结构提出了极高的要求。本书将探讨燃烧室、喷管等部件的设计原则，以及高温合金、复合材料等先进材料在火箭发动机制造中的应用。我们将重点介绍冷却技术，如再生冷却、烧蚀冷却等，以确保发动机在高温环境下稳定运行。 性能仿真与优化： 现代火箭发动机的设计离不开先进的计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）等仿真技术。本书将介绍如何利用这些工具对发动机的燃烧过程、流场分布、热载荷等进行仿真分析，并在此基础上进行性能优化。 地面测试与飞行验证： 任何一款火箭发动机在投入使用前都必须经过严格的地面测试。本书将详细介绍发动机的地面测试方法，包括静态试车、性能参数测量、可靠性验证等。我们将展示如何通过地面测试数据来评估发动机的设计和制造质量，并为飞行验证提供依据。 第四部分：火箭发动机的应用与未来展望 航天运载器： 火箭发动机是各类航天运载器的核心动力。本书将回顾历史上著名的运载火箭，如土星五号、联盟号、猎鹰系列等，并分析其发动机配置和性能特点。我们将探讨不同任务需求（如载人航天、卫星发射、深空探测）对火箭发动机的特殊要求。 空间科学与探索： 火箭发动机为人类探索宇宙的脚步提供了动力。本书将展示火箭发动机在月球探测、火星登陆、行星际飞行等重大航天任务中的作用，并展望未来更先进的探测任务可能需要的发动机技术。 商业航天与创新： 商业航天的兴起正在催生更多火箭发动机的创新。本书将探讨可重复使用发动机、低成本制造技术等方面的最新进展，以及它们对未来航天产业格局的影响。 《星际穿越：火箭发动机的原理与应用》 是一本面向对航天科技充满好奇心的读者，以及相关专业学生和工程师的入门级读物。它将以清晰易懂的语言，丰富的图示和案例，为您揭示驱动人类迈向星辰大海的强大引擎的奥秘，激发您对太空探索的无限热情。

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我一直以为火箭发动机是独立运作的，但这本书让我看到了它在整个航天器中的定位与作用。作者在书中对于火箭发动机与其他航天器子系统（如燃料储存系统、电源系统、控制系统）之间相互关系的阐述，让我对火箭的设计有了更整体的理解。我了解到，燃料箱的容量、推进剂的输送方式、电源的供应，以及姿态控制系统与主发动机的协同工作，都直接影响着火箭的整体性能和任务的成功。例如，他提到了在设计火箭时，如何根据任务需求来选择合适的发动机类型和推力大小，并考虑燃料的消耗率对火箭质量变化的影响，这涉及到复杂的轨道力学计算。书中还探讨了不同任务阶段（如发射、变轨、着陆）对发动机性能的不同要求，以及如何通过调节发动机的推力或切换不同的发动机来实现这些目标。这本书让我明白，一枚火箭的成功，是所有部件协同工作、精密配合的成果。

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这本书真是出乎我的意料，本来以为会是一本枯燥的、充斥着各种专业术语的硬核技术书籍，但实际阅读下来，我发现它远比我预期的要生动和引人入胜。作者在开篇就巧妙地引入了人类对太空探索的古老渴望，将火箭发动机的诞生与人类飞天梦想的实现紧密联系起来，这种叙事手法瞬间就抓住了我的注意力。我尤其喜欢作者对早期火箭先驱们（比如齐奥尔科夫斯基、戈达德）的生平事迹的描绘，那些充满热情、不畏艰险的探索精神，让我仿佛置身于那个充满创造力的时代。书中不仅仅是讲解技术原理，更是在讲述一段人类文明进步的史诗。当我读到关于液体火箭发动机的结构组成和工作原理时，虽然内容十分详实，但作者通过生动的比喻和通俗易懂的语言，将复杂的化学反应和物理过程解释得淋漓尽致，让我这个非专业人士也能大概理解其精妙之处。尤其是对燃烧室、喷管等关键部件的介绍，详述了它们在极端高温高压环境下如何承受挑战，并高效地产生推力，这过程的描述充满了工程学的智慧和力量。我甚至能想象出火焰在喷管中燃烧，将巨大的能量转化为动力的那一刻的震撼场景。这本书不仅满足了我对火箭发动机基本知识的好奇，更激发了我对科学探索更深层次的思考，它是一扇通往宇宙的大门，让我看到了人类智慧的闪光点。

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阅读过程中，我最大的感受就是作者的严谨与细致。他对于火箭发动机工作过程中涉及到的流体力学、热力学、化学动力学等基础理论的讲解，都做到了精准且深入。我特别欣赏他对燃烧过程的分析，从推进剂的混合、点燃，到燃烧产物的生成和膨胀，每一个环节都被细致地拆解，并用数学模型和物理原理进行解释。这部分内容虽然具有一定的理论深度，但作者巧妙地运用图表和示意图，将抽象的理论变得可视化，使得我对燃烧室内部发生的剧烈变化有了更清晰的认识。他没有回避复杂的公式，但总会在公式之后给出通俗的解读，让我明白这些公式所代表的物理意义，以及它们如何影响发动机的性能。此外，书中对喷管设计优化的讲解也让我大开眼界，了解到“拉瓦尔喷管”的独特形状是如何通过超音速气流膨胀来最大化推力的。这不仅仅是关于发动机的理论，更是关于工程设计如何巧妙地利用自然规律来解决实际问题的绝佳案例。这本书的专业性毋庸置疑，但其易读性同样令人称赞，我能感受到作者在力求将复杂知识传达给更广泛读者的同时，也保持了科学的严谨性。

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我原以为这是一本主要面向工程技术人员的书籍，但读完后才发现，它对于任何对航空航天领域感兴趣的普通读者来说，都极具价值。作者在书中对于火箭发动机的“心脏”——燃烧室的剖析，让我对这项关键技术有了全新的认识。他详尽地描述了燃烧室的设计需要考虑的诸多因素，包括耐高温材料的选择、燃烧稳定性、燃烧效率以及如何有效地管理巨大的热负荷。我了解到，燃烧室不仅仅是一个简单的容器，它是一个高度精密的反应腔，其内部的温度和压力可以达到令人难以置信的水平。作者通过对不同冷却方式（如再生冷却、烧蚀冷却）的介绍，让我看到了工程师们在解决极端工况下的技术难题时所展现出的非凡创造力。再生冷却的设计，即利用推进剂流过燃烧室壁的冷却通道来吸收热量，简直是精妙绝伦的工程设计范例。这本书让我明白了，一枚小小的火箭发动机背后，蕴含着多少跨学科的知识和无数次反复的实验与改进，它真正体现了人类智慧和毅力的结晶。

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我一直对“推力”这个概念感到好奇，它究竟是如何产生的？这本书用非常清晰的方式解答了我的疑问。作者在书中对于火箭发动机“推力”产生的根源进行了详细的解释，他不仅仅停留在“作用力与反作用力”这一牛顿第三定律的简单表述上，而是深入探讨了推力是如何从燃烧产物的动量变化中产生的。我理解到，燃烧室中高温高压的燃气，在通过喷管加速并高速喷出时，会产生一个向后的动量，根据动量守恒定律，火箭本身就会获得一个与此方向相反的、向前的推力。作者用通俗的比喻，例如向后抛掷重物可以使人向前运动，来类比火箭的推力产生过程，这让复杂的物理概念变得易于理解。更让我印象深刻的是，他分析了推力的大小与哪些因素相关，例如推进剂的质量流量、喷出的燃气速度以及喷管的扩张比等。这让我明白，一台高性能的火箭发动机，是通过精妙地控制这些参数来实现其强大的推力输出的。这本书让我对火箭动力学有了初步而深刻的认识。

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这本书给了我一个全新的视角来审视我们仰望星空的能力。作者在书中对火箭发动机的未来发展趋势的展望，让我对接下来的航天技术革新充满了期待。他探讨了例如更高效的推进剂、更先进的燃烧技术、以及新型发动机概念（如电推进、核热推进）的可能性。我尤其对书中关于“绿色推进剂”的讨论感到兴趣，即如何在减少对环境影响的同时，提高发动机的性能。作者也提到了在深空探索领域，对于能够提供持续、高效推力的新型发动机的迫切需求。这让我意识到，虽然我们已经取得了巨大的成就，但人类对宇宙的探索永无止境，火箭发动机的技术也在不断地向前发展，去迎接新的挑战。这本书不仅传授了基础知识，更激发了我对未来科技发展的无限遐想，让我看到了科学探索的无穷魅力。

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这本书为我打开了一扇了解航天工程的窗户。作者在书中对于火箭发动机在实际应用中的挑战和解决方案的讨论，让我对这项技术有了更全面的认识。他详细介绍了在火箭发射过程中，发动机需要承受的巨大振动、冲击以及极端温度变化，并阐述了如何通过材料科学、结构设计和控制系统来应对这些挑战。我特别关注到书中关于“可靠性”的讨论，即如何保证火箭发动机在关键时刻不出故障。这让我了解到，火箭发动机的设计不仅仅是追求理论上的最优，更重要的是要保证其在实际复杂的环境中能够稳定可靠地工作。作者通过举例说明，例如在发动机内部采用特殊合金、优化燃烧室壁的厚度和冷却结构、以及设置多重冗余的控制系统等，让我看到了工程师们在确保每一次发射成功背后所付出的努力。这本书让我对航天工程的严谨性和复杂性有了更深刻的体会。

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我一直对宇宙充满了好奇，而火箭发动机无疑是连接地球与宇宙的桥梁。这本书就像一个引路人，带领我逐步认识了这个关键的“桥梁”的构建与运作。作者在书中对不同类型火箭发动机（固体、液体、混合）的分类和特点的介绍，让我对火箭发动机的家族有了初步的了解。他没有简单地罗列参数，而是深入浅出地分析了每种发动机的优势和劣势，以及它们在不同应用场景下的选择原因。例如，在描述固体火箭发动机时，作者详尽地解释了其结构简单、易于储存和快速点火的优点，这使得它在某些特定场合（如助推器）的应用变得合情合理。而对于液体火箭发动机，作者则着重阐述了其推力可调节、比冲高的特点，并通过对不同推进剂组合（如液氧-煤油、液氧-液氢）的化学反应和能量转化效率的分析，揭示了为何它们能成为太空探索的主力。我尤其对书中关于“比冲”这一概念的解释印象深刻，它被生动地比作发动机的“燃油经济性”，让复杂的概念变得直观易懂。通过对这些基础概念的深入理解，我开始能够欣赏到设计和制造一台高效火箭发动机所需要付出的巨大努力和精湛技术。这本书不仅仅是关于发动机本身，更是关于人类如何利用科学知识去征服太空的智慧结晶。

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这本书对于我理解现代航空航天技术的发展脉络有着重要的意义。作者在书中对于火箭发动机的“喉咙”——喷管的详细论述，可以说是全书的亮点之一。他深入剖析了喷管在将燃烧室产生的高温高压燃气转化为高速、定向的喷流中所扮演的关键角色，并详细介绍了“拉瓦尔喷管”的结构特点以及其在实现超音速流动中的物理原理。通过图示和文字的结合，我清晰地理解了喷管的收敛段如何使燃气加速到音速，而扩张段则如何利用燃气的动能进一步加速，最终产生强大的推力。作者还讨论了不同形状的喷管设计对推力效率的影响，以及在不同大气压力环境下（例如地面发射和真空环境）最优喷管设计的差异。这让我意识到，即使是看似简单的“管子”设计，也凝聚着深刻的流体力学知识和精密的工程计算。我仿佛能看到，工程师们是如何通过反复的模拟和试验，不断优化喷管的几何形状，以达到最佳的性能表现。这本书让我对火箭发动机的整体设计有了更全面、更深刻的理解。

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读完这本书，我深刻地认识到，一枚小小的火箭发动机，其背后是无数科学家和工程师的智慧结晶。作者在书中对“比冲”这一关键性能指标的讲解，让我对火箭发动机的效率有了更直观的认识。他将其比作汽车的“燃油经济性”，即单位重量或单位体积的推进剂能产生多少冲量。我了解到，比冲越高，意味着火箭在消耗同等量的推进剂时，能够产生更大的推力或者飞行更长的时间。作者详细分析了不同推进剂组合（如液氧-液氢，液氧-煤油）对提高比冲的影响，以及它们各自的优缺点。例如，液氧-液氢组合虽然比冲高，但推进剂密度低，需要更大的燃料箱；而液氧-煤油组合虽然比冲略低，但推进剂密度高，燃料箱体积相对较小。这种权衡与取舍，让我看到了工程设计中复杂而精妙的决策过程。这本书让我明白，提升火箭发动机的性能，不仅仅是追求简单的“更大”，更是追求“更高效”、“更经济”，这是一种更高层次的追求。

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火箭发动机的入门经典。

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